JP2564408Y2 - Spindle device - Google Patents
Spindle deviceInfo
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- Japan
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- spindle
- drawbar
- tool
- disc spring
- clamp mechanism
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- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
- Turning (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この考案は、スピンドルの高速回
転時にクランプ機構を引張るドローバの径方向の振動を
抑えるための改良を施した主軸装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved spindle device for suppressing a radial vibration of a drawbar which pulls a clamp mechanism when a spindle rotates at a high speed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の主軸装置としては、図２に示すよ
うな構成のものがある。工作機械の基体（図示略）に設
けられたハウジング１５の軸心には、スピンドル１がベ
アリング２〜５を介して回転自在に支持されている。ス
ピンドル１の先端部１ａには工具６が嵌入するテーパ穴
１ｂが形成されており、このテーパ穴１ｂの内奥に工具
６を着脱自在に保持するクランプ機構７が設けられてい
る。スピンドル１の軸心にはドローバ１０が挿通されて
おり、このドローバ１０は、その外周に多数挿通された
皿ばね（一部図示略）１１によって図中右方へ付勢され
ている。この皿ばねの反発力によりドローバ１０の前端
（図中左方を前方とする）に連結されたコレットチャッ
ク８が後方へ引張られるため、このコレットチャック８
が工具６のプルスタッド９を把持した状態で後方へ引張
り、これによって工具６はテーパ穴１ｂ内に密着保持さ
れる。工具６を取り外すときには、油圧シリンダ１２の
ピストン１３を突出させてドローバ１０の後端１０ａを
前方へ押すことによって、コレットチャック８が前進し
つつ開いてプルスタッド９を開放するため、工具６を取
り外すことができる。そして、従来の主軸装置は、スピ
ンドル１の回転時に積層した皿ばね１１の中間部が径方
向にずれて振動することを防止するために、ドローバ１
０の中間部にスリーブ１４が１つ又は複数嵌入されてい
た。2. Description of the Related Art As a conventional spindle device, there is one having a configuration as shown in FIG. A spindle 1 is rotatably supported via bearings 2 to 5 on an axis of a housing 15 provided on a base (not shown) of the machine tool. A tapered hole 1b into which the tool 6 is fitted is formed at the tip 1a of the spindle 1, and a clamp mechanism 7 for detachably holding the tool 6 is provided inside the tapered hole 1b. A drawbar 10 is inserted through the axis of the spindle 1, and the drawbar 10 is urged rightward in the drawing by a disk spring (partially not shown) 11 inserted around the outer periphery of the drawbar 10. The collet chuck 8 connected to the front end of the draw bar 10 (the left side in the figure is set to the front) is pulled rearward by the repulsive force of the disc spring.
Is pulled backward while gripping the pull stud 9 of the tool 6, whereby the tool 6 is held tightly in the tapered hole 1b. When removing the tool 6, the piston 13 of the hydraulic cylinder 12 is protruded and the rear end 10a of the draw bar 10 is pushed forward, so that the collet chuck 8 is opened while moving forward to open the pull stud 9, so that the tool 6 is removed. be able to. The conventional spindle device is provided with a drawbar 1 in order to prevent the intermediate portion of the stacked disc springs 11 from rotating radially and vibrating when the spindle 1 rotates.
One or more sleeves 14 were fitted in the middle part of the zero.
【０００３】[0003]
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例にあっては、前記スリーブ１４の内周とドローバ１
０外周との間には、前記ドローバ１０が工具６の着脱操
作に伴って軸方向に進退移動することを許容するための
微小隙間が設けられており、また、スリーブ１４外周と
スピンドル１内周との間にも、スリーブ１４が軸方向に
摺動することを許容するための微小隙間が設けられてい
る。このため、スピンドル１が回転したとき、殊に高速
回転したときには、前記微小隙間の分だけスリーブ１４
とともに積層した皿ばね１１の中間部が径方向にずれて
振動し、加工精度の低下を招くおそれがある。However, in the prior art, the inner circumference of the sleeve 14 and the drawbar 1 are not provided.
A small clearance is provided between the outer circumference of the sleeve 14 and the inner circumference of the spindle 1 between the outer circumference of the sleeve 14 and the outer circumference of the spindle 1 between the outer circumference of the sleeve 14 and the outer circumference of the spindle 1. A small gap is also provided between them to allow the sleeve 14 to slide in the axial direction. For this reason, when the spindle 1 is rotated, especially when rotated at a high speed, the sleeve 14 is limited by the minute gap.
At the same time, the intermediate portion of the laminated disc springs 11 may be displaced in the radial direction and vibrate, leading to a reduction in machining accuracy.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本考案の主軸装置は、工作機械の基体に設けられた
ハウジング内に回転自在に支持された中空のスピンドル
と、該スピンドルの先端部内に設けられて、工具を着脱
自在に係合保持するクランプ機構と、該クランプ機構に
連結され、スピンドル内に挿通されたドローバと、該ド
ローバの外周に多数挿通され、該ドローバを前記クラン
プ機構を引張る方向に付勢する皿ばねとを備え、前記ド
ローバにより前記クランプ機構を引張ることによって該
クランプ機構に工具を係合保持し、前記ドローバを皿ば
ねの反発力に反して押し出すことによって前記クランプ
機構から工具が離脱するように構成された主軸装置にお
いて、前記ドローバの中間部の外周とスピンドル内周と
の間に、スラストボールベアリングを転動可能にこのベ
アリングのボールが前記ドローバの外周とスピンドルの
内周とに直接当接するよう圧入し、スラストボールベア
リングの両側に前記皿ばねを配置したことを特徴とする
ものである。In order to solve the above-mentioned problems, a spindle device according to the present invention comprises a hollow spindle rotatably supported in a housing provided on a base of a machine tool, and a tip end of the spindle. A clamp mechanism that is provided in the unit and detachably engages and holds a tool; a drawbar connected to the clamp mechanism and inserted into a spindle; and a large number of drawbars inserted around the outer periphery of the drawbar. A disc spring that urges the tool in the pulling direction, the tool is engaged with the clamp mechanism by pulling the clamp mechanism by the drawbar, and the drawbar is pushed out against the repulsive force of the disc spring. In a spindle device configured to release a tool from a mechanism, a thrust is provided between an outer periphery of an intermediate portion of the drawbar and an inner periphery of a spindle. Rollably this base the over bearings
The ball of the ring is aligned between the outer periphery of the drawbar and the spindle.
The disk spring is press-fitted so as to directly contact the inner periphery, and the disc springs are arranged on both sides of the thrust ball bearing.
【０００５】[0005]
【作用】スラストボールベアリングは球体を周方向に並
べたものであるから、ドローバの軸方向に転動可能であ
り、ドローバの円滑な進退移動の許容及び皿ばねの偏り
の解消という前記従来例におけるスリーブ１３と同様の
作用を呈する。さらに、スラストボールベアリングは、
このベアリングのボールが前記ドローバの外周とスピン
ドルの内周とに直接当接するよう、ドローバの中間部の
外周とスピンドルとの間に微小の締め代を有して圧入さ
れているから、スラストボールベアリングの各ボールの
表面とドローバ外周との間及びスピンドル内周との間は
密着している。これにより、スピンドルが高速回転した
ときでも、積層した皿ばねの中央部はスラストボールベ
アリングによって撓みが生じないように支持されている
ため、皿ばねが径方向に振動することを防止できる。Since the thrust ball bearing is formed by arranging spheres in the circumferential direction, the thrust ball bearing can be rolled in the axial direction of the drawbar, allowing the drawbar to smoothly move forward and backward and eliminating the bias of the disc spring in the conventional example. It has the same function as the sleeve 13. In addition, thrust ball bearings
The ball of this bearing spins with the outer circumference of the drawbar.
Since it is press-fitted with a small interference between the outer periphery of the middle part of the drawbar and the spindle so as to directly contact the inner periphery of the dollar, the surface of each ball of the thrust ball bearing is The outer periphery of the drawbar and the inner periphery of the spindle are in close contact with each other. Thus, even when the spindle rotates at a high speed, the central portion of the stacked disc springs is supported by the thrust ball bearing so as not to bend, so that the disc springs can be prevented from vibrating in the radial direction.
【０００６】[0006]
【実施例】以下、本考案に係る主軸装置の一実施例を図
面に基づいて説明する。工作機械の基体（図示略）に設
けられたハウジング２０の軸心には、中空のスピンドル
２１がベアリング２２〜２５を介して回転自在に支持さ
れている。スピンドル２１は、スピンドル２１の中央部
２１ｃの外周に配置されたビルトインモータ（図示略）
によって回転し、スピンドル２１の先端部２１ａに係合
保持された工具２６を回転させる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the spindle device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. A hollow spindle 21 is rotatably supported on bearings 22 to 25 at the axis of a housing 20 provided on a base (not shown) of the machine tool. The spindle 21 is a built-in motor (not shown) arranged on the outer periphery of a central portion 21c of the spindle 21.
To rotate the tool 26 engaged with and held by the tip portion 21a of the spindle 21.
【０００７】スピンドル２１の先端部２１ａには、工具
２６が嵌入するテーパ穴２１ｂが形成されており、この
テーパ穴２１ｂの内奥に工具２６を着脱自在に保持する
クランプ機構２７が設けられている。このクランプ機構
２７は、コレットチャック２８を用いたものである。ス
ピンドル２１の軸心にはドローバ３０が挿通されてお
り、このドローバ３０の前端（図中左方を前方とする）
はコレットチャック２８に連結され、後端３０ａはスピ
ンドル２１の後端から突出している。ドローバ３０の後
端３０ａには、円筒状の皿ばね押え３１が螺合されてお
り、この皿ばね押え３１はスピンドル２１内周２１ｄ内
で摺動可能である。また、ドローバ３０の前部には、ク
ランプ機構２７の後方に形成されたスピンドル２１内の
段部２１ｆに当接する円筒状の皿ばね受け３２が摺動可
能に挿通されている。この皿ばね受け３２もスピンドル
２１内周２１で摺動可能である。そして、これら皿ばね
押え３１と皿ばね受け３２の間に多数の皿ばね（中間の
一部分の図示省略）３３が挿通されている。これらの皿
ばね３３は、３枚の傘状の皿ばねを重ねたものを一組と
して、隣接する組の皿ばねの開く向きが互いに逆となる
ように並べたものである。皿ばね押え３１をドローバ３
０に螺入させることによって、皿ばね３３は皿ばね押え
３１と皿ばね受け３２との間で圧縮されている。従っ
て、皿ばね３３はその反発力により皿ばね押え３１を後
方へ押圧しており、これによって皿ばね押え３１が螺合
しているドローバ３０も後方へ付勢されている。A tapered hole 21b into which the tool 26 is fitted is formed at the tip 21a of the spindle 21, and a clamp mechanism 27 for detachably holding the tool 26 is provided inside the tapered hole 21b. . This clamp mechanism 27 uses a collet chuck 28. A draw bar 30 is inserted through the axis of the spindle 21, and the front end of the draw bar 30 (the left side in the figure is the front).
Is connected to the collet chuck 28, and the rear end 30 a protrudes from the rear end of the spindle 21. A cylindrical disc spring retainer 31 is screwed to the rear end 30a of the draw bar 30, and the disc spring retainer 31 is slidable within the inner periphery 21d of the spindle 21. In addition, a cylindrical disc spring receiver 32 that comes into contact with a step 21f in the spindle 21 formed behind the clamp mechanism 27 is slidably inserted into the front of the drawbar 30. The disc spring receiver 32 is also slidable on the inner periphery 21 of the spindle 21. A number of disc springs (not shown in the middle part) 33 are inserted between the disc spring holder 31 and the disc spring receiver 32. These disc springs 33 are formed by stacking three umbrella-shaped disc springs as one set and arranged so that the opening directions of the adjacent sets of disc springs are opposite to each other. Drawbar 3
By screwing the disc spring into zero, the disc spring 33 is compressed between the disc spring holder 31 and the disc spring receiver 32. Accordingly, the disc spring 33 presses the disc spring retainer 31 rearward due to the repulsive force, whereby the drawbar 30 with which the disc spring retainer 31 is screwed is also urged rearward.
【０００８】ドローバ３０が後方へ引張られるとコレッ
トチャック２８が後方へ引張られ、スピンドル２１の内
周に形成されたカム２１ｅとコレットチャック２８の外
周に形成された突起２８ａとの係合がはずれてコレット
チャック２８が閉じるため、コレットチャック２８に工
具２６の後端のプルスタッド２９が把持されてテーパ穴
２１ｂ内に密着保持される。工具２６を取り外すときに
は、油圧シリンダ４１に図示しない油圧ポンプから油圧
を供給することによりピストン４２が突出し、このピス
トン４２がドローバ３０の後端３０ａを前方へ押す。こ
れにより、ドローバ３０は皿ばね３３の反発力に反して
前動するため、コレットチャック２８が図中想像線で示
すように前進しつつカム２１ｅと突起２８ａとが係合し
て開き、プルスタッド２９を開放する。従って、工具２
６はクランプ機構２７から抜き出すことができる。When the drawbar 30 is pulled rearward, the collet chuck 28 is pulled rearward, and the cam 21e formed on the inner periphery of the spindle 21 disengages from the projection 28a formed on the outer periphery of the collet chuck 28. Since the collet chuck 28 is closed, the pull stud 29 at the rear end of the tool 26 is gripped by the collet chuck 28 and is held tightly in the tapered hole 21b. When the tool 26 is removed, hydraulic pressure is supplied from a hydraulic pump (not shown) to the hydraulic cylinder 41, so that the piston 42 projects, and the piston 42 pushes the rear end 30a of the drawbar 30 forward. As a result, the drawbar 30 moves forward against the repulsive force of the disc spring 33, so that the cam 21e and the projection 28a engage and open while the collet chuck 28 advances as indicated by the imaginary line in the drawing, and the pull stud is opened. Release 29. Therefore, tool 2
6 can be extracted from the clamp mechanism 27.
【０００９】さらに、ドローバ３０の中間部の外周とス
ピンドル内周２１ｄとの間に、スラストボールベアリン
グ３６が転動可能に、このベアリングのボールがドロー
バ３０の外周とスピンドル２１の内周とに直接当接する
よう、圧入されている。すなわち、スラストボールベア
リング３６の全てのボールは、ボール表面の互いに背向
する部分で、ドローバ３０の外周とスピンドル２１の内
周とに押圧力を持って当接している。スラストボールベ
アリング３６は、ドローバ３０外周とスピンドル内周２
１ｄとの間隔より極微小量長い直径を有する複数の球体
３７をドローバ３０の周囲に一列に並べかつドローバ３
０の軸方向に二列並べたものである。またスラストボー
ルベアリング３６は、前記球体３７が嵌入して位置決め
される孔が形成され、球体表面に円滑面で接触して球体
間の隙間を埋める円環状のリテーナ３８を備えている。
ここでリテーナ３８は、スラストボールベアリング３６
のボールがドローバ３０の外周とスピンドル２１の内周
とに当接するのを妨げない形状をしている。さらにスラ
ストボールベアリング３６は、リテーナ３８と皿ばね３
３との間に介装された平板円環状のカラー３４，３５を
備えている。Further, a thrust ball bearing 36 can be rolled between the outer periphery of the intermediate portion of the draw bar 30 and the inner periphery 21d of the spindle so that the balls of this bearing are drawn.
Directly in contact with the outer circumference of the bush 30 and the inner circumference of the spindle 21
As is press-fitted. That is, thrust ball bear
All balls in the ring 36 face away from each other on the ball surface
Between the outer periphery of the drawbar 30 and the spindle 21
It is in contact with the circumference with a pressing force. The thrust ball bearing 36 is provided between the outer periphery of the drawbar 30 and the inner periphery 2 of the spindle.
A plurality of spheres 37 having a diameter which is extremely minute longer than the distance from 1d are arranged in a line around the drawbar 30 and the drawbar 3
It is arranged in two rows in the 0 axis direction. Further, the thrust ball bearing 36 is provided with an annular retainer 38 having a hole in which the sphere 37 is fitted and positioned, and which is in smooth contact with the sphere surface to fill the gap between the spheres.
Here, the retainer 38 is a thrust ball bearing 36.
Ball is the outer circumference of the drawbar 30 and the inner circumference of the spindle 21
Has a shape that does not hinder contact with Further, the thrust ball bearing 36 includes the retainer 38 and the disc spring 3.
3 are provided with flat annular collars 34 and 35 interposed therebetween.
【００１０】ボールベアリング３６は、適宜な締め代
（例えば、数μｍ）を有してドローバ３０とスピンドル
内周２１ｄ間に圧入されているから、スラストボールベ
アリング３６の表面とドローバ３０外周との間及びスピ
ンドル内周２１ｄとの間は隙間なく密着している。従っ
て、ドローバ３０は、少なくともスラストボールベアリ
ング３６で支持されている部分においては、微小な撓み
さえも発生しない。又、積層した皿ばね３３の中間部も
カラー３４，３５、リテーナ３８、球体３７を介してス
ピンドル２１に支持されているので、皿ばね３３の撓み
も生じない。これにより、スピンドル２１が高速で回転
した場合であっても、積層した皿ばね３３が径方向に振
動することを防止できる。The ball bearing 36 is press-fitted between the draw bar 30 and the inner periphery 21d of the spindle with an appropriate interference (for example, several μm), so that there is a gap between the surface of the thrust ball bearing 36 and the outer periphery of the draw bar 30. And the inner circumference 21d of the spindle are in close contact with each other without any gap. Therefore, the drawbar 30 does not generate even a slight bending at least in a portion supported by the thrust ball bearing 36. Further, since the intermediate portion of the laminated disc spring 33 is also supported by the spindle 21 via the collars 34, 35, the retainer 38, and the sphere 37, the disc spring 33 does not bend. Thereby, even when the spindle 21 rotates at a high speed, the laminated disc springs 33 can be prevented from vibrating in the radial direction.
【００１１】また、工具２６の着脱時にドローバ３０が
軸方向に進退移動する場合には、スラストボールベアリ
ング３６，３７が軸方向に転動してドローバ３０の進退
移動を許容する。さらに、皿ばね３３の圧縮密度に偏り
が生じた場合には、圧縮反力の大きい側からスラストボ
ールベアリング３６，３７が押圧されて皿ばね３３の圧
縮密度が均一になるような位置まで転動して、皿ばね３
３の偏りを解消することができる。When the draw bar 30 moves forward and backward in the axial direction when the tool 26 is attached and detached, the thrust ball bearings 36 and 37 roll in the axial direction to allow the draw bar 30 to move forward and backward. Further, when the compression density of the disc spring 33 is deviated, the thrust ball bearings 36 and 37 are pressed from the side where the compression reaction force is large to roll to a position where the compression density of the disc spring 33 becomes uniform. Then, the disc spring 3
3 can be eliminated.
【００１２】なお、前記スラストボールベアリングの装
着位置は、ドローバ３０の中間部の撓み防止を必要とす
る部位に適宜に設定すれば良いし、装着数も限定される
ものではない。また、クランプ機構２７はコレットチャ
ック２８を有するもの以外であっても良く、ドローバ３
０の進退移動によって工具２６の把持と開放ができるも
のであれば本考案を適用できる。The mounting position of the thrust ball bearing may be appropriately set at a portion of the intermediate portion of the draw bar 30 where prevention of bending is required, and the number of mounting is not limited. Further, the clamp mechanism 27 may be other than the one having the collet chuck 28, and
The present invention can be applied as long as the tool 26 can be gripped and released by moving the tool 26 back and forth.
【００１３】[0013]
【考案の効果】以上詳細に説明したように、本考案の主
軸装置は、ドローバの中間部の外周とスピンドル内周と
の間に、スラストボールベアリングを転動可能にこのベ
アリングのボールが前記ドローバの外周とスピンドルの
内周とに直接当接するよう圧入したことによって、スラ
ストボールベアリングの表面とドローバ外周との間及び
スピンドル内周との間の微小隙間を無くして積層した皿
ばねの中間部が径方向に撓むことを防止でき、これによ
り、スピンドルが高速回転したときでも、積層した皿ば
ねが径方向に振動することがない。従って、本考案の主
軸装置は、スピンドルを高速回転させることを可能と
し、また、スピンドルが高速回転した場合であっても積
層した皿ばねの径方向の振動により加工精度が低下する
ことがなく、高精度の加工が行える。As described [devised effect above in detail, the spindle apparatus of the present invention includes, between the outer periphery and the spindles in the periphery of the intermediate portion of the draw bar, rollably this base a thrust ball bearing
The ball of the ring is aligned between the outer periphery of the drawbar and the spindle.
By press-fitting so as to directly contact the inner circumference, the intermediate portion of the laminated disc spring is bent in the radial direction without a minute gap between the surface of the thrust ball bearing and the outer circumference of the drawbar and the inner circumference of the spindle. This prevents the stacked disc springs from vibrating in the radial direction even when the spindle rotates at high speed. Therefore, the spindle device of the present invention enables the spindle to rotate at a high speed, and even when the spindle rotates at a high speed, the processing accuracy does not decrease due to the radial vibration of the stacked disc springs. High-precision processing can be performed.
【図１】本考案に係る主軸装置の一実施例の構成を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an embodiment of a spindle device according to the present invention.
【図２】従来の主軸装置の一例の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an example of a conventional spindle device.
２０…ハウジング ２１…スピンドル ２６…工具 ２７…クランプ機構 ３０…ドローバ ３３…皿ば
ね ３６…スラストボールベアリングDESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Housing 21 ... Spindle 26 ... Tool 27 ... Clamp mechanism 30 ... Drawbar 33 ... Disc spring 36 ... Thrust ball bearing
Claims (1)
内に回転自在に支持された中空のスピンドルと、 該スピンドルの先端部内に設けられて、工具を着脱自在
に係合保持するクランプ機構と、 該クランプ機構に連結され、スピンドル内に挿通された
ドローバと、 該ドローバの外周に多数挿通され、該ドローバを前記ク
ランプ機構を引張る方向に付勢する皿ばねとを備え、 前記ドローバにより前記クランプ機構を引張ることによ
って該クランプ機構に工具を係合保持し、前記ドローバ
を皿ばねの反発力に反して押し出すことによって前記ク
ランプ機構から工具が離脱するように構成された主軸装
置において、 前記ドローバの中間部の外周とスピンドル内周との間
に、スラストボールベアリングを転動可能にこのベアリ
ングのボールが前記ドローバの外周とスピンドルの内周
とに直接当接するよう圧入し、スラストボールベアリン
グの両側に前記皿ばねを配置したことを特徴とする主軸
装置。1. A hollow spindle rotatably supported in a housing provided on a base of a machine tool, a clamp mechanism provided in a distal end portion of the spindle for detachably engaging and holding a tool, A drawbar connected to the clamp mechanism and inserted into a spindle; and a disc spring inserted through the outer periphery of the drawbar and biasing the drawbar in a direction to pull the clamp mechanism. A main shaft device configured to engage and hold a tool with the clamp mechanism by pulling the draw bar, and to push the draw bar against the repulsive force of the disc spring, whereby the tool is detached from the clamp mechanism. This bearing allows the thrust ball bearing to roll between the outer circumference of the part and the inner circumference of the spindle.
Of the drawbar and the inner circumference of the spindle
And a disc spring disposed on both sides of a thrust ball bearing.
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-
1992
- 1992-02-10 JP JP1992004928U patent/JP2564408Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0563701U (en) | 1993-08-24 |
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